自动检测技术与仪表控制系统物位检测

•部分浸没于液体中的浮筒由于受液 体•由的以浮上力两而式向可上得运：动，当重力、浮 力与弹簧力平衡时浮筒才停止运动
。初始平衡时有：
•上式表明,弹簧的变形与液位变化成
正比•m例为关浮系筒。质容量器，中A的为液截位面高积度则为 ： ， c为弹簧的刚度， x0为压缩
位移 ， ρ为被测液体密度，
H为浮筒没入液体高度
•
•2.吹气式液位计 原理 如图7-5所示
•把一根导管插入敞开容器的下部， 空气经节流元件和压力计后由导管 下部敞开逸出。当空气从导管下端 以气泡形式流出时，管内压力与管 口处的静压力相等，因此压力计指 示值即可反映液位高度。当液位上 升或下降时，管口处静压力变化， 导致管口气体的流出量变化，因此 管内压力变化。可用于腐蚀性较强 或沉淀严重的液体。
特点 ：可将压力检测点移至顶部，其使用和维修均很 方便。很适合于地下储罐、深井等场合。
精度影响 ：取决于测压仪表的精度，以及液体的温度 对其密度的影响。（前两种液位计亦如此）
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•二、浮力式物为检测仪表
•1.浮子式液位计--恒浮力式
原理：把液位的变化传给
浮在液面上的浮子，浮子受
液体的浮力而漂在液面上， •没当在液当液位浮体变中力化的时与浮，重子浮的量子高随相度着等必升须时降保，，持但浮不此变子时才浸 能实的现位正确置的就测代量。表实液际位上由，于并测且量粘随度 大增•※的加液液或位体因时侵同的，蚀步变浮而移子重化可量动只能减。有粘少上，克液还服体有了使传其动仪重机表量构的摩 的•擦摩阻擦浮力力子，之及的后液形体达状的到密：一度圆随定盘温的度形值的、变时圆化浮而子才 变），度•••能不与化时浮变柱件运灵浮，，力化重形和均浮变（动敏子锤能子化减和使，区的引浸（少式球用的这直起入增）直形要误液加，原是径读差体）使，求因浮成。的，浮浮要来。力反当深迫力子根设液度使减式比不液位变浮少据计液 ，灵变化子。位使位与敏化（的计用（增浸计液区增加入条存体的加）深•浮在的大子密小所度受的成绳反子比拉力。、故重一力和般浮把力浮相等子 制成扁平空心圆盘或扁圆柱形时，，当处液于平面衡浮状动态而较漂大浮且在液频面繁上时，平采衡 用高圆柱形。灵敏区的减小还重可锤以位通置反过映减浮小子的摩位擦置阻，从力而的知方液位法
•
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7.2.常用物位检测仪表
•一、直读式液位检测仪表
测量原理 基于连通器原理而实现液位的测量
结构 如图，有不同的形式
特点 最简单、经济
•连通阀，用于切 断玻璃液位计与
容器的
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•二、静压式液位检测仪表
•
工作原理是把物位的测量转换为压力或压差的测量，特
点是使物位测量简单、无可动部件、工作可靠、压力表精度高
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•三、其他物位测量仪表 •1.电容式物位计
•1-浮筒 2-弹簧 3-差动变压器
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弹簧的变形检测 有各种转换方法 在浮筒连杆上装指针直接指示液位 在连杆上端装有差动变压器铁芯（如上图）
，通过差动变压器输出相应的电信号，从而测 出液位。
通过扭力管将浮筒的线位移转变为角位移， 通过霍尔片感受位移的变化输出霍尔电势，霍 尔电势的大小与角位移成正比，经处理后可变 为标准信号。
。
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•※浮子位置的检测 可直接指示或远传。 舌簧管式液位计—将液位的变化转为电信号的变化
•特点：结构简单、采用两个舌簧管可提高可靠性。但连续 性差、量程不能太大
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•2当.浮液筒位式变液化位时计，-浮-变筒浮所力受式浮液力位改计变，弹簧的变形亦有变 化原。理达到：新浮的筒力是平圆衡柱时形，的有，以浸下没关在系液：体中的深度不同，所 受的浮力也不同，故测浮力就可知液位。如图
。测量原理如图7-1所示。
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B点为选定的零液位。则从
液面至零液位处的差压
•
式中ρ为被测介质密度；g为
重力加速度。
•
静压式仪表有多种形式：•
凡是可以测压力和差压的仪表，选择合适的量程均可用于检测液位。
压力式液位计 用于敞口容器中液位的测量
差压式液位计 用于密闭容器中液位的测量
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压力信号的引出 用引压管方式，如图7-3所示。
•金属感压膜在法兰中，与测量室间用充满硅油的带保护套的毛细管相 连。有腐蚀性、结晶颗粒或黏度大、易凝固的介质用。
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读数的修正 由于测压仪表的安装位置一般不能和被测容器的最低液位处
在同一高度上，因此在测量液位时，仪表的量程范围内会有一个不变的附加值。 对于这种情况，要根据安装高度进行读数的修正。
•
•二、物位检测仪表的分类
•被测对象、检测条件或环境各不相同，故方法很多，以满足不同的需要
按测量方式：连续测量 和 定点测量（物位开关） 按工作原理：
➢直读式 采用侧壁开窗口或旁通管方式，直接显示容器 中的物位高度。主要用于液位检测和压力较低的场合 ➢静压式 基于静力学原理 液位，有压力式、吹气式和差压式 ➢浮力式 基于阿基米德定律 液位，有浮筒式和浮子式液位计 ➢机械式 通过机械力测量 有重锤式、音叉式 ➢电气式 通过敏感元件 ➢其他方法 如声学式、射线式、光纤式等
•1. 物位 指设备和容器中液体或固体物料表面位置。对
应不同性质的物料又有以下定义： 液位 指设备和容器中液体介质表面的高低 料位 指设备和容器中所储存的块状、颗粒状或粉末状固
体物料的堆积高度。 界位 指相界面位置。(液-液、液-固)分界面不够清楚，有浑浊段
物位是液位、料位、界位的总称。 •2.物位检测仪表 对物位进行测量、指示和控制的仪表，称 物位检测仪表。
•
图 (a)中的情况，差压
计安装在最低液面以下，这时
加在差压计两侧的差压为：
•
这种附加差压可以调整仪表的零点来消除，即当差
压计有hρg的差压作用时，其指示值调为零。这种零点迁移
称为正迁移。
•
• 图 (b)所示的系统为带有隔离介质的测量系统 。此时加在差压计两侧的差压为：
• 这种情况下的迁移量为负值，称为负迁移 。
自动检测技术与仪表控 制系统物位检测
2020年7月19日星期日
主要内容
物位的定义及物位检测仪表的分类 常用的物位检测仪表—静压式、浮力式 和电容式、超声波式、核辐射式 影响物位检测的因素—液位测量的特点 、料位测量的特点、界位测量的特点
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•7.1.物位检测的定义及物位检测仪表的分类
•一、物位的定义